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第18章 碘的发现者——盖·吕萨克

约瑟夫·路易斯·盖·吕萨克,19世纪法国著名的化学家。

盖·吕萨克,生于圣莱奥纳尔,19岁时进入巴黎综合工科学校学习,28岁时当选为法国科学院院士,31岁时任索邦大学物理学教授,54岁时任法国自然历史博物馆化学教授。

盖·吕萨克在化学上的成就,首先在气体化学方面,他发现了气体化合体积定律。他的这项成就的取得始于对空气组成的研究。为了考察不同高度的空气组成是否一样,他冒险乘坐气球升入高空进行观察与实验。

19世纪初的一天,天气晴朗,万里无云,炎热的天气,不见一丝微风。他和自己的好友、法国化学家比奥用浸有树脂的密质绸布做成一个巨大的气球,里面充进氢气。膨胀的气球在阳光下闪闪发光,盖·吕萨克与比奥坐进了气球下面悬挂的圆形吊篮里。

气球徐徐上升,他们挥手同欢呼的送行者们告别。大家呼喊着祝福他们:“一路平安”,这真是罕见的场面。

送行的人群逐渐消失在他们下面无边无际的深渊中。“咱们开始工作吧!”比奥说道。

“我正在观察磁针的偏差。”

“我们升起多高了?”

“距海平面5800米。”

“我觉得耳朵很疼,头晕。”

高空反应使比奥的状况越来越不好,最后,他们勉强采集了一些空气样品,不得不着陆了。

这两位勇敢的研究家忘我升空的消息引起了极强烈的反应,到处都在谈论着这两位航行家。

但是,盖·吕萨克对首次探险的收获并不满足。一个半月以后,他单身进行了第二次升空探索。为了减轻负荷,提高升空高度,他尽量轻装。当气球升至7016米时,他毅然把椅子等随身物件扔了下来,使气球继续上升。正在田间劳作的人们看到天上纷纷落下许多东西,都不清楚究竟发生了什么事。

这次,盖·吕萨克创造了当时世界上乘气球升空的最高纪录。

两次探测的结果表明,在所到的高空领域,地磁强度是恒定不变的;所采集的空气样品,经分析证明,空气的成分基本上相同,但在不同高度的空气中,含氧的比例是不一样的。

在气体的实验中,盖·吕萨克发现,氧与氢化合时,氧气的体积差不多,总是氢气体积的一半。于是,他想到这简单的体积关系,可能同物质的原子结构有关。

他往容器里充满等体积的氮和氧,然后让混合物通过电火花。于是就产生了新的气体——一氧化氮。他发现:一体积的氧和一体积的氮,经化合得到了两体积的一氧化氮。进一步研究许多不同气体间的化学反应,使他注意到,在所有参加反应的气体体积和反应后生成的气体体积之间,总是存在着简单的比例关系。由此他发现了一个重要的基本化学定律——气体化合体积定律。

发明制造碱金属的新方法,是盖·吕萨克在无机化学中的又一贡献。

法国人库特瓦在从海草灰中制取钾盐的过程中,发现了一种未知的新物质,库特瓦成功地分离出这种物质,并把它交给化学家克莱曼和德索尔母进行研究,但这位化学家没有发表任何研究成果,就把这种新物质交给了英国化学家戴维。

盖·吕萨克得知这个消息后,非常着急,他对克莱曼说:“你们太轻率了,法国人可以研究出这种新物质,可你们把它交给了一个英国人,这回戴维将会发现这个新元素,为他的祖国争得荣誉。”

为了为自己的祖国争光,盖·吕萨克决心要和戴维比赛一下,他从库特瓦那里取回了偶尔留下的一点那种新物质,开始了夜以继日的研究。

几天以后,盖·吕萨克成功地得到了这种纯净的元素。它是一些小小的鳞片般的东西,像金属一样闪闪发亮,加热时它们很快便蒸发,沉甸甸的深紫色的蒸气充满了烧瓶。

“我们把这种元素叫做碘吧。”盖·吕萨克自豪地看着这些紫色的精灵,碘的意思是紫罗兰。

盖·吕萨克还特别重视把科学理论成果转化为生产力。他对硫酸制造工艺的改进,就是他对硫化物研究成果的重要应用。

19世纪初流行铅室法制硫酸工艺:为了把二氧化硫氧化为三氧化硫,在含有二氧化硫的空气中加入二氧化氮,就会生成三氧化硫和一氧化氮。用水把三氧化硫吸收后,剩余的气体通过高大的烟囱排到大气中去,但是,当这些气体和空气混合在一起时,其中的一氧化氮立即就转变为二氧化氮。二氧化氮是有毒的棕褐色气体,这种棕褐色烟雾从烟囱里冒出,不仅毒害着周围的生物,而且也毒害着工厂里的工作人员,硫酸工厂附近的植物全部被毒死。这些硫酸厂就像在荒漠上的一座座凶险恶毒的火山,永不停息地升腾着毒性的烟团。必须采取紧急措施解决这个问题,一些生产硫酸的工厂主向盖·吕萨克提出了请求。

盖·吕萨克投入了紧急的研究之中。他查明,氮的几种氧化物能溶解在硫酸里,他将这种溶液叫做含硝硫酸,它是无毒的。

“不要让这种废气从烟囱中排出,”盖·吕萨克对厂主解释道,“应当设法化废为利。为此,要建造一座吸收塔,塔高10—15米,塔内有耐酸的材料作衬里,废气从塔的底部进入,将硫酸从塔的上部喷淋下来,当氮的氧化物遇到硫酸时便和它化合,成为含硝硫酸,含硝硫酸向下流去,可以收集起来重新利用,而排向大气的就只有无毒的气体。”

19世纪40年代,盖·吕萨克的想法在实践中被采用,在生产硫酸的工厂里出现了吸收塔,这种塔至今仍然被称作“盖·吕萨克塔”。

除了上述研究,盖·吕萨克还探讨了氰化物并首次制得了氰。他将氰化汞与浓盐酸一起蒸馏,制成无水氢氰酸,开创了对氢氰酸的组成、性质的系统研究。同年,他加热分解氰化汞,发现生成一种可燃气体,经研究确定其组成成分为碳、氮二元素,他命名该气体为“氰”。

72岁时,盖·吕萨克在巴黎逝世。

盖·吕萨克的故事让我们知道,在科学的道路上,处处充满了危险和坎坷,艰难和险阻,有的时候甚至要冒着生命的危险去进行研究,从而取得成就。科学成果的背后是艰辛和磨难。

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